(57)【要約】      （修正有）【課題】絶縁リングを使用して正負極の短絡を防止する際に、絶縁リングの挿入・装着する工程で生産性の低下や外観不良を招くことを防止し、簡便に短絡防止を行うことができる電池を実現する。【解決手段】正極端子を兼ねる有底円筒の正極缶１と、その正極缶内に配置された中空円筒状の正極合剤２と、有底円筒状のセパレータ３を介して、前記正極合剤の中空部に充填されたゲル状亜鉛負極と該ゲル状亜鉛負極４の中に挿入された負極集電棒５と、該負極集電棒に電気的に接続している負極端子を構成する金属封口板８とを備えるアルカリ乾電池において、円筒状部と、その一端から該円筒状部の軸に垂直な方向に広がる鍔部を有する部材の内面に突起部を形成した絶縁リング９を、負極端子となる該金属封口板８と該正極缶１の間に配置して短絡を防止したことを特徴とするアルカリ乾電池である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子を兼ねる有底円筒の正極缶と、その正極缶内に配置された中空円筒状の正極合剤と、有底円筒状のセパレータを介して、前記正極合剤の中空部に充填されたゲル状亜鉛負極と該ゲル状亜鉛負極の中に挿入された負極集電棒と、該負極集電棒に電気的に接続している負極端子を構成する金属封口板とを備えるアルカリ乾電池において、
円筒状部と、その一端から該円筒状部の軸に垂直な方向に広がる鍔部を有する部材の内面に突起部を形成した絶縁リングを、負極端子となる該金属封口板と該正極缶の間に配置したことを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項２】
前記突起部が、前記絶縁リングの内面に３個形成されていることを特徴とする請求項１記載のアルカリ乾電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アルカリ乾電池に関し、更に詳しくは、アルカリ乾電池短絡防止用の絶縁リングを改善したアルカリ乾電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ乾電池は、正極として二酸化マンガンを、負極として亜鉛を、また電解液として強アルカリ性のＫＯＨ水溶液を用いた乾電池である。従来のアルカリ乾電池の構造を、図３に示す。図３の（ａ）は、かかる電池の全体断面図であり、図３（ｂ）は、その封口部を拡大して示す要部断面図である。図３に見られるように、正極を金属容器である正極缶３１中に、中空円筒状の正極成形体３２が配置されている。正極成形体３２は、正極活物質を添加剤と混合した正極合剤を、中空円筒状の成形したものであり、一般的には、３つの中空円筒状成形体を積み重ねて、正極としている。この正極成形体３２は、前記正極缶３１の内面に接しており、この正極缶３１が、正極成形体からの電気を集電して正極として作用する。
前記正極成形体３２の内部に形成されている空間に、これも有底中空円筒状に成形されたセパレータ３３が装入されており、更にその内部に、ゲル状亜鉛負極３４が充填されている。前記ゲル状亜鉛負極３４の中央部に、真鍮などの導電性材料でできている負極集電棒３５が挿入されていて、この負極集電棒３５の端部に負極端子３８が接続されていて負極を構成している。正極缶３１の周囲にはシュリンクチューブのような外装絶縁被覆材３９が配置されている。また、正極缶３１の開口部には、ポリアミドのような絶縁性のガスケット３６が、配置されており、正極缶３１と負極端子３８とが電気的にショートしないように相互の接触を阻止している。
【０００３】
近年、このアルカリ乾電池が、ノート型パソコン、ＣＤプレーヤー、ＭＤプレーヤー、液晶テレビ等の携帯用ＡＶ機器携帯電話などのように、超重負荷あるいは重負荷の用途に用いられるようになり、そのため、かつての電池に比較して容量的にも増量が図られていることから、万が一、電池が短絡等の不具合を起こしたときは、これまで以上に、深刻な影響を引き起こすことになる。
【０００４】
このような電池の短絡等の不具合の発生は、アルカリ乾電池の封口部拡大図である上記図３（ｂ）に見られるように、負極端子３８と正極端子となる金属容器３１とがもっとも近接する負極端子３８の端部３８Ａと、正極端子となる金属容器３１の端部３１Ａ部分において危険性が高い。そこで、この部分における短絡を防止するために、金属容器３１の端部３１Ａと負極端子３８の端部３８Ａとの間に、絶縁リングを挿着させることが知られている（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００５】
しかしながら、このような、ワッシャー状の絶縁リングは、これを、正確に位置決めすることが困難で、封口部の面内で位置ずれを起こしたり、あるいは、電池の所定の位置に正常に配置されず、脱落してしまったりして、形状不良などを引き起こす原因ともなっていた。さらに、この位置ずれ不良を起こした電池においては、当初の目論見とは異なり、短絡防止の効果を果たすことはできなかった。
【０００６】
【特許文献１】特公平５−６３９０１号公報
【特許文献２】実用新案登録第１９６２８１３号明細書
【特許文献３】特許第１８７０９９６号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記高容量化されているアルカリ乾電池において、絶縁リングを使用して正負極の短絡を防止する際に、絶縁リングの挿入・装着する工程で生産性の低下や外観不良を招くことを防止し、簡便に短絡防止を行うことができる電池を実現することを目的とする。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
本発明は、正極端子を兼ねる有底円筒の正極缶と、その正極缶内に配置された中空円筒状の正極合剤と、有底円筒状のセパレータを介して、前記正極合剤の中空部に充填されたゲル状亜鉛負極と該ゲル状亜鉛負極の中に挿入された負極集電棒と、該負極集電棒に電気的に接続している負極端子を構成する金属封口板とを備えるアルカリ乾電池において、
円筒状部と、その一端から該円筒状部の軸に垂直な方向に広がる鍔部を有する部材の内面に突起部を形成した絶縁リングを、負極端子となる該金属封口板と該正極缶の間に配置して短絡を防止したことを特徴とするアルカリ乾電池である。
【０００９】
前記本発明において、前記突起部が、前記絶縁リングの内面に３個形成されていることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態の円筒型アルカリ電池の断面図であって、図１（ａ）がアルカリ電池全体の断面図であり、図１（ｂ）が、その封口部のみを拡大した断面図である。図１の電池は、本発明をＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池に適用した例を示すものである。この図１（ａ）、および図１（ｂ）において、１は正極端子を兼ねる有底円筒型の金属からなる正極缶であり、この正極缶１内には中空円筒状をしている正極成形体２が充填されている。この正極成形体２は、例えば、正極活物質の二酸化マンガンあるいはオキシ水酸化ニッケルと導電助剤としての黒鉛とを主体とする混合物で構成され、加圧成形されたものである。そして、この正極成形体２の内部中空部には、ビニロン及びポリビニルアルコール繊維などの不織布からなる有底円筒状のセパレータ３を介してゲル状負極４が充填されている。このゲル状負極４内には真鍮製の負極集電棒５が、その上端部をゲル状負極４より突出するように挿着されている。
【００１１】
そして、負極集電棒５の突出部外周面及び金属缶１の上部内周面には二重環状のポリアミド樹脂などからなる絶縁ガスケット６が配設されている。この絶縁ガスケット６には、安全弁となる二重薄膜部６ａが設置されていてもよい。また、絶縁ガスケット６の二重環状部の間には、電池構成部材の相互の移動を阻止するためのリング状金属板７が配設され、かつ、リング状金属板７には、負極端子を兼ねる帽子形の金属封口板８が負極集電棒５の頭部に当接するように配設されている。そして、リング状金属板７には少なくとも１箇所以上のガス抜き孔７ａを設置してもよい。さらに、金属缶１の開口縁を内方に屈曲させることにより、絶縁ガスケット６及び金属封口板８で金属缶１内を密封にしている。また、金属封口板８の端子部の周りにできる隙間（環状凹部）には絶縁リング９が設置されており、厚さ０．１ｍｍ程度のシュリンクラベルまたはシュリンクチューブなどからなる熱収縮性外装材１０によって素電池は外装されている。そして、絶縁リング９の鍔部９ａは金属缶１の屈曲された開口縁カール部１ａと熱収縮性外装材１０との間に介在している。そして、金属封口板８の端子Ｒ部に、少なくとも１箇所以上のガス抜き孔８ａを設置してもよい（図１では１箇所）。このようにすることによって、封口部に絶縁リング９を設置しても、ガス抜き孔８ａが閉塞され、防爆の機能を損なうことはない。
【００１２】
前記本実施の形態において用いる絶縁リングの例を図２に示す。図２（ａ）は、絶縁リングの断面図であり、図２（ｂ）が、絶縁リングの上面図である。図２（ａ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。前記本実施の形態の絶縁リング９は、図２に示すように、絶縁リング９の円筒状部９ａ、およびこの円筒状部の１端部から円筒状部の軸に垂直方向に広がる鍔部９ｂを有し、該円筒状部９ａの内面の所要箇所に、複数の突起部９ｃを備えたものである。本発明の、絶縁リング９を、このような形状としたことにより、絶縁リング配置の位置決めが容易で、かつ、電池組み立て工程における絶縁リングの脱落もなく、不良品発生を著しく低下させることのできる電池を実現することができる。
【００１３】
かかる絶縁リング９の材料としては、機械的強度および電気絶縁性が高い材料が好ましく、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂などの樹脂材料が好ましい。
【００１４】
かかる絶縁リング９において、突起部９ｃの数は、複数が好ましく、特に３個であることが好ましい。この突起部９ｃの数が、２個以下であると、位置決めの機能を十分果たせず、一方、突起部の数が４個以上であると、突起部９ｃの加工精度によっては、がたつきの原因となり、かえって好ましくない。また、この突起部９ｃの位置は、円形状の絶縁リング９の内周面に、回転対称の位置に配置することが好ましい。かかる突起部９ｃとしては、絶縁リングと一体に成形してもよいし、絶縁リング９を作成後、突起部９ｃに相当する部材を接着して形成してもよい。突起部９ｃの形状としては、絶縁リング９の内面に回転対称軸に平行して延在する形状としてもよいし、また、この円筒状部９ａから、その内部に向かって突出する円筒状の突起部であってもよい。その中に嵌合される負極端子となる金属封口板８と接触してこれを位置決めできる形状であれば、特に形状にこだわる必要はない。
【００１５】
前記絶縁リング９の内径は、金属封口板８の直径より、多少大きめの内径を有し、かつ、突起部９ｃが、金属封口板８に密着するように、突起部９ｃの内表面と接触する仮想の円の直径が、金属封口板８の外径に一致することが好ましい。絶縁リング９の内径は、具体的には、金属封口板８の外径より０．１〜１ｍｍ程度小径とすることが好ましい。これらの差が、０．１ｍｍより小さいと、正確に絶縁リング９を金属封口板８に嵌合しようとするとかなりの精度の作業を必要とし、作業性の改善を望むことはできない。一方、これらの差が、１ｍｍより大きいと、前記金属封口板８と絶縁リング９が接する間隙に導電性を有する異物が電池内に侵入しやすくなり、不良発生の原因となり好ましくない。
【００１６】
このような、突起部９ｃを有する絶縁リング９をアルカリ乾電池に用いることにより、電池組み立て工程において、絶縁リング９の搭載に失敗する不良が減少し、かつ、絶縁リング９のセンターずれを防止することができ、極めて実用的な電池を実現することができる。
【００１７】
以上に説明した本実施の形態の絶縁リングのもっとも好ましい例としては、アルカリ乾電池のマイナス端子すなわち金属封口板である金属ボトムの外径より０．４ｍｍ大きいリングとし、尚且つその内径側３ケ所（均等）に金属ボトム外径と同一寸法の凸部を付けた絶縁リングが挙げられる。しかしながら、本発明は、その趣旨を損なわない限り、種々の変形が可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
（実施例１）
図２に示すように、金属封口板である金属ボトム外径より０．４ｍｍ大きいリングの内径側に、金属ボトム外径と同一寸法の凸部を３ケ所（均等）設けた絶縁リングを作成し、これを用いて図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ乾電池を組み立てた。
【００１９】
（比較例１）
金属ボトム外径と同一寸法の内径を有する凸部を持たないワッシャータイプの絶縁リングを挿入したこと以外は実施例１と同様にしてＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ乾電池を組み立てた。
【００２０】
（比較例２）
絶縁リングに凸部が付いていないこと以外は実施例１と同様にして、実施例１と同一寸法の円筒状部と鍔部からなる絶縁リングに金属封口板を挿入した、ＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ乾電池を組み立てた。
【００２１】
（比較例３）
絶縁リングの円筒状部内面に凸部を２ケ所形成した絶縁リングを用いたこと以外は実施例１と同様にして、ＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ乾電池を組み立てた。
【００２２】
上記のように作製したＬＲ６形アルカリ乾電池の組立工程において、絶縁リングの有無及びセンターズレを調べた。その結果を表１に示す。（ｎ＝１，０００）
なお、表１において「絶縁リング無し」とは、アルカリ乾電池組み立て工程において、金属封口板に絶縁リングを装入する工程を実施したものの、絶縁リングが所定の位置に配置されず、最終的に組み立てられた乾電池に絶縁リングが脱落して存在しないことをいう。この絶縁リング無しの欄の数字は、絶縁リングが脱落していた不良電池の個数および不良率であり、また、センターずれの欄の数字は、同じくセンターずれを起こしていた電池の個数および不良率である。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１の結果から明らかなように、本発明の実施例１に対して、従来のワッシャータイプの絶縁リングにおいては、センターずれはほとんど見られないが、絶縁リングの内径が、金属封口板の外径とほぼ同一であることから、センターずれは見られないが、絶縁リングの金属封口板への挿入作業において挿入不良が発生し、絶縁リングが脱落する不良の発生が高かった。また、円筒状部と鍔部を有する絶縁リングを使用した比較例においては、絶縁リングの内径は、金属封口板の外径より若干大きいことから、絶縁リング無しの不良は低減されているものの、センターずれが著しく、外観不良の原因となっていた。さらに、円筒状部と鍔部を有する絶縁リングの内面に２個の突起部を形成した比較例３においては、絶縁リング無しの不良は、極めてわずかであったが、センターずれの発生が著しく、これも外観不良の原因となっていた。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の絶縁リングはアルカリ乾電池製造工程において、外観不良を増加させることなく、簡単な操作で、アルカリ乾電池を製造することができ、かつ、短絡のおそれのない乾電池を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したアルカリ乾電池の断面図。
【図２】本発明において用いる絶縁リングを説明するための図。
【図３】従来のアルカリ乾電池の断面図。
【符号の説明】
１，３１……金属缶（外装缶）
２，３２……正極（正極合剤）
３，３３……セパレータ
４，３４……ゲル状負極
５，３５……負極集電体
６，３６……絶縁性ガスケット
７……リング状金属板
８，３８……金属封口板
９……絶縁リング
１０……外装被覆層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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